基于可靠性的CFRP螺栓连接优化设计方法

螺栓连接是复合材料结构的薄弱环节。因此,螺栓连接部位的设计是先进复合材料结构设计的关键之一。将修正特征曲线方法和随机参数统计模型结合,建立了碳纤维增强复合材料(CFRP)螺栓连接失效载荷的概率分析模型,进而以关键影响参数为设计变量,以可靠度指标为约束,以连接结构质量为设计目标,发展了基于可靠性的CFRP螺栓连接优化设计方法。采用正交试验设计方法建立基于可靠性的螺栓连接优化设计计算方案,优化结果表明:关键影响参数X_(C)为2450 MPa、t_(ply)为0.174 mm、E_(11)为225 GPa时的设计方案为螺栓连接最佳设计方案,该方案使得外载荷为17.5 kN时,螺栓连接可靠度由0.998提高到0.999999以上,同时使得连接结构的质量下降了6.44%。